寒冷地區LED照明應用分析

經過10年的快速發展，LED照明已進入快速推廣階段，市場應用已從最初的南方地區逐步擴展到中西部地區。但在實際應用中我們發現南方使用的戶外照明產品在北方地區尤其是東北地區得到了很好的檢驗。本文分析了在寒冷環境下影響LED照明的一些關鍵因素，找出對應的解決方案，最終揭示LED光源的優勢。

一、LED照明在寒冷環境下的優勢

與原廠的白熾燈、螢光燈和高強度氣體放電燈相比，LED元件在低溫下的工作性能要好得多，甚至可以說光學性能比在常溫下更加優異。這與LED裝置的溫度特性密切相關。隨著結溫的降低，燈的光通量會相對增加。根據燈的散熱規律，結溫與環境溫度密切相關。環境溫度越低，結溫必然越低。另外，降低結溫還可以減少LED光源的光衰過程，延緩燈具的使用壽命，這也是大多數電子元件的特性。

寒冷環境下LED照明的困難及對策

雖然LED本身在寒冷條件下更有優勢，但除了光源之外，也不容忽視。 LED燈具也與驅動功率、燈體材料以及寒冷環境下的霧天、強紫外線等綜合天氣密切相關。種種因素為這種新光源的應用帶來了新的挑戰和麻煩。只有明確這些限制因素，找到對應的解決方案，才能充分發揮LED光源的優勢，在寒冷的環境中大放異彩。

1.驅動電源低溫啟動問題

做電源開發的人都知道，電源的低溫啟動是個問題。主要原因是現有成熟的電源解決方案大多離不開電解電容的廣泛應用。但在-25℃以下的低溫環境下，電解電容器的電解活性明顯降低，電容容量大幅衰減，導致電路故障。為了解決這個問題，目前有兩種解決方案：一是採用工作溫度範圍更寬的優質電容器，這當然會增加成本。二是採用電解電容的電路設計，包括陶瓷疊層電容，甚至線性驅動等其他驅動方案。

另外，在低溫環境下，一般電子元件的耐壓性能也會下降，對電路的整體可靠性產生不利影響，需要特別注意。

2.塑膠材質在高低溫衝擊下的可靠性

根據國內外一些科研院所研究人員的實驗，許多普通塑膠、橡膠材料在-15℃以下的低溫下韌性較差，脆性增加。會採用塑膠材料，因此需要仔細考慮這些材料的低溫力學性能，尤其是承重部件，避免燈具在低溫環境下，受到強風撞擊後會破裂，意外碰撞。

此外，LED燈具通常採用塑膠零件和金屬的組合。因為在較大的溫差下，塑膠材質和金屬材質的膨脹係數相差很大，例如燈具常用的金屬鋁和塑膠材質的膨脹係數相差5倍左右，這可能會導致塑膠材質破裂或出現縫隙兩者之間。如果增加，防水密封結構最終將失效，從而導致產品出現問題。

高寒地區，10月至隔年4月，可能正值冰雪季節。晚上開燈前，LED燈的溫度可能會在接近傍晚時低於-20℃，然後晚上通電後，燈體的溫度可能會上升到30℃～40℃。經歷高低溫循環衝擊。在這種環境下，如果燈具的結構設計和不同材料的匹配問題處理不好，很容易造成上述材料開裂和防水失效的問題。